题目内容
(本小题满分12分)
已知,
.
(1)求的单调区间;
(2)若时,
恒成立,求实数
的取值范围;
(3)当时,证明:
.
(1)①时,
在
上单调递减;
②时,
,单调增区间为
,单调减区间为
;
③时,
,单调增区间为
,单调减区间为
.
(2)
(3)证明见解析。
解析:
(1)
…………………………1分
当,即
时,
,所以
在
上单调递减……………2分
当,即
时,
①时,
,单调增区间为
,单调减区间为
……………3分
②时,
,单调增区间为
,单调减区间为
………5分
综上:①时,
在
上单调递减(只要写出以上
三种情况即得5分)
②时,
,单调增区间为
,单调减区间为
③时,
,单调增区间为
,单调减区间为
(2)恒成立,等价于
…………………………6分
,
,
在
上单调递减,
,
在
上单调递减,
所以的最大值为
,所以
…………………………8分
(3)证法一:由(2)知当时,
时,
恒成立
所以时,有
…………………………10分
所以相乘得
…………………………12分
方法二:数学归纳法
①当时,显然成立…………………9分
②假设(
)成立,即
那么当时,
下面只需证,
设,所以设
由(2)知当时,
时,
恒成立,
即在
恒成立,所以
综合①②命题成立…………………………………………………………12分

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